乙醇汽油的發(fā)展現(xiàn)狀和前景展望

李海軍

摘 要：闡述了乙醇汽油的主要特性，目前形式以及發(fā)展現(xiàn)狀。提出了乙醇汽油發(fā)展中存在的問題，如：乙醇汽油的親水性，檢測乙醇汽油中乙醇含量和經(jīng)濟性等。還對燃料乙醇的可再生性、乙醇汽油對發(fā)動機的影響、對尾氣排放以及對未來的發(fā)展前景進行了分析。

關鍵詞：燃料乙醇 乙醇汽油 存在問題 發(fā)展現(xiàn)狀

中圖分類號：TE624 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）03（a）-0098-02

根據(jù)目前國民經(jīng)濟的快速發(fā)展，我國正在成為汽車生產(chǎn)和使用的消費大國，汽車的總產(chǎn)量和個人持有量逐年增長，汽油的消耗量也隨之增加[1]。同時汽車排放的尾氣又成為大氣環(huán)境污染的重要污染源。石油作為一種非再生資源的日益短缺，能源問題已經(jīng)逐步成為我國經(jīng)濟持續(xù)發(fā)展的制約因素，所以我們要找到一種可再生的清潔資源來替代我們緊缺的資源已成為我們所面臨的重要任務[2]。受資源緊缺、環(huán)境污染與能源短缺問題突出，乙醇汽油（Ethanol gasoline）應用而生，并逐漸形成一個產(chǎn)業(yè)鏈。從既具有工業(yè)基礎、應用價值和保護環(huán)境等方面考慮，乙醇汽油是一種較為理想的可再生的清潔能源[3]。乙醇是一種具有較高辛烷值的含氧化合物，將其按適當?shù)谋壤{(diào)入汽油中可以提高汽油的辛烷值，增加汽油中的氧含量，減少發(fā)動機內(nèi)的碳沉淀及CO和碳氫化合物等有毒氣體的排放[4]。同時乙醇是一種可再生能源具有良好的應用前景。因此，世界上已有很多國家將乙醇汽油推廣使用。

1 乙醇汽油的主要理化特性

乙醇汽油是一種由糧食及各種植物纖維加工成的燃料乙醇和普通汽油按照一定比例混配形成的新型替代能源，根據(jù)國家標準GB18351—2004中規(guī)定乙醇汽油中乙醇加入量（體積分數(shù)）為10.0%±2.0%[5]。乙醇調(diào)入到汽油中，可以代替MTBE（甲基叔丁基醚）來提高汽油的辛烷值，提高汽油的氧含量，所以乙醇汽油的辛烷值高、抗爆性好，有效改善油品的性能和質(zhì)量，可以使汽油燃燒充分，還不影響汽車的行駛性能。乙醇汽油作為一種新型清潔燃料，是目前世界上可再生能源的發(fā)展重點，不僅對于節(jié)約石油資源、解決我國能源短缺，促進農(nóng)業(yè)生產(chǎn)良性循環(huán)、解決陳糧轉化，以及減輕環(huán)境污染等方面具有顯著的優(yōu)勢，符合中國能源替代戰(zhàn)略和可再生能源發(fā)展方向[6]。

2 乙醇汽油的目前形式

以往使用高辛烷值無鉛汽油，都普遍采用甲基叔丁基醚（MTBE）作為無鉛汽油添加劑，在美國，由于裝MTBE的儲罐泄漏而使地下水源受到污染，在世界范圍內(nèi)引起人們對MTBE是否致癌及是否有污染的諸多爭議，雖然還沒有定論，但目前美國已立法在重新配制汽油中禁止使MTBE[7]。在這種情況下，乙醇替代MTBE的高辛烷值作汽油的添加劑應運而生而。乙醇汽油就是用乙醇替代MTBE加入到汽油中調(diào)制而成的無鉛車用汽油，目前我國經(jīng)濟的迅速發(fā)展，乙醇汽油已經(jīng)在我國廣泛推廣使用，不僅可以緩解因石油資源短缺而造成的經(jīng)濟壓力，還可以消化陳糧，為糧食相對過剩問題開辟一條新路，同時也保護了生態(tài)環(huán)境。

3 乙醇汽油的目前應用現(xiàn)狀

目前乙醇汽油的推廣使用中，使用量最大最有效的是巴西，其次是美國，中國開發(fā)使用乙醇汽油是在21世紀初期，在2000年就開始研制乙醇汽油。2002年初，我國研制的乙醇汽油得到推廣使用。并在全國幾個省市進行了封閉式推廣，取得顯著成效。2003年6月完成了幾個省市的試點推廣，推廣實戰(zhàn)證明，作為試點的幾個省市環(huán)境明顯改善。2005年我國正式發(fā)布《車用乙醇汽油》標準，于2008年7月在全國范圍進行推廣。2009年有關部門對《車用乙醇汽油》標準進行修訂。2010年，乙醇汽油的消費量占我國汽油消費量的50%以上，可見乙醇汽油具有良好的發(fā)展前景。總體認為，乙醇汽油作為一種新型清潔燃料，符合我國能源替代戰(zhàn)略和可再生能源發(fā)展方向，在我國完全適用。

4 乙醇汽油發(fā)展中存在的問題和建議

4.1 乙醇汽油的含水量和分層問題

乙醇汽油具有親水性，當乙醇汽油中的含水量大于0.4%就會出現(xiàn)水油分層，影響使用。因此，在乙醇汽油的生產(chǎn)、調(diào)和、運輸、貯存、銷售、使用過程中均須采取相應措施防止水分的混入，這無疑限制了乙醇汽油的使用空間[9]。依據(jù)美國、巴西等國的經(jīng)驗，車用乙醇汽油的調(diào)和中心需設在靠近銷售終端的地方，乙醇汽油的儲運周期只有4～5天，因此必須改造、建設專供乙醇汽油使用的儲罐、槽車、調(diào)和與加油設施，并且要配備精密的脫水和干燥設施[10]。以上原因?qū)е乱掖计驮谑澜绶秶鷥?nèi)受到了較大的爭議，反對燃料乙醇的呼聲不斷高漲。但是我們應該清醒地認識到，以上這些局限大多數(shù)是由于目前的生產(chǎn)工藝仍不夠成熟，乙醇生產(chǎn)來源僅局限于糧食作物引起的，這些限制并不能掩蓋乙醇汽油的巨大優(yōu)勢。

4.2 乙醇含量不確定的評定

不確定度的理論已經(jīng)深入到所有與計量、分析檢測等有關的各個領域，我國頒布JJF1059《測量不確定度評定與表示》[11]規(guī)定了測量不確定度的評定方法。CNAS-CL01《檢測和校準實驗室能力的通用要求》中明確指出，校準或檢測實驗室應具有測量不確定度的評定程序，實驗室出具的證書或報告，必須包含有關評定校準或測試結果的不確定度說明[12]。目前，雖然我國對乙醇含量制定了明確的規(guī)定，但是在實際測量中會存在一些誤差，從而影響了結果的準確度和精確度。根據(jù)標準SH/T 0663- 1998，采用氣相色譜法對車用乙醇汽油中的乙醇含量進行分析。國內(nèi)很多組織機構對石油產(chǎn)品的分析檢測項目的測量不確定度評估都開展了相關的工作，比如石油產(chǎn)品的酸值、硫醇硫含量、堿值、餾程等，但是關于使用氣相色譜法檢測車用乙醇汽油中乙醇含量的測量不確定度的評定少見報道。車用乙醇汽油以其高辛烷值、環(huán)境污染小等優(yōu)點被廣泛應用，但當乙醇含量超過10%時油耗也會隨之增加，且乙醇汽油在燃燒過程中也會產(chǎn)生有機酸等物質(zhì)從而腐蝕機件，所以我國對乙醇含量制定了明確的規(guī)定。通過乙醇測量不確定度的數(shù)學模型，可以分析不確定度的來源，從內(nèi)標純度、稱量過程、峰面積測量、線性擬合、方法重復性5個方面對測量不確定度進行評定，從而指出線性擬合是對結果不確定度貢獻最大的影響因素[13]。由于行業(yè)標準SH/T 0663-1998中可同時測定的物質(zhì)還有甲醇、正丙醇、叔丁醇等多種有機含氧化合物，而這些物質(zhì)的實驗方法和數(shù)學處理過程與乙醇的過程一致，所以該方法為使用氣相色譜法定量分析其他含氧化合物的測量不確定度提供了參考[14]。endprint

4.3 乙醇汽油生產(chǎn)的經(jīng)濟問題

經(jīng)濟性問題是當前乙醇汽油推廣中的最有爭議的問題。其主要包括三個方面：一是生產(chǎn)燃料乙醇的原料來源，目前燃料乙醇的原料主要為糧食作物，但世界上幾乎沒有哪個國家可以大量種植能源作物而不損害糧食產(chǎn)量的。如果盲目增加乙醇產(chǎn)量， 則有可能引起用糧危機，出現(xiàn)人車爭糧的問題。因此，要加快乙醇汽油的發(fā)展，必須采取先進技術工藝[15]。例如，纖維素乙醇生產(chǎn)是當前國際前沿技術，可以把廢棄的玉米秸稈變成能夠替代成品油的燃料乙醇。二是燃料乙醇的生產(chǎn)成本，一直以來，燃料乙醇較高的生產(chǎn)成本是限制其發(fā)展的主要原因。雖然生產(chǎn)燃料乙醇的成本在不斷降低，要從根本上降低燃料乙醇的生產(chǎn)成本主要有以下方法：改進燃料乙醇生產(chǎn)工藝； 降低能量消耗；搞好副產(chǎn)品綜合利用。三是乙醇汽油的價格，國家規(guī)定乙醇汽油必須與同標號的普通汽油價格相同，和普通汽油相差無幾的價格對消費者并不構成吸引力。而對于乙醇生產(chǎn)廠家來說，乙醇汽油生產(chǎn)環(huán)節(jié)比普通汽油成本高，售價低，因此如何把乙醇汽油的生產(chǎn)成本降下來，以增強乙醇市場的競爭力，是必須盡快解決的現(xiàn)實問題。

5 乙醇汽油的主要優(yōu)勢

5.1 乙醇是生物可再生能源

眾所周知，石油、煤炭、天然氣是地球上寶貴的不可再生資源，因此，能源的可持續(xù)性發(fā)展一直是科學家所關注的重要問題。近年來，燃料乙醇做為綠色可再生能源成為汽車制造商關注的熱點。車用乙醇汽油是在汽油中加入適量燃料乙醇形成的混合燃料，可以代替部分汽油。隨著科學技術的發(fā)展，糧食和各種植物纖維都可以加工生產(chǎn)出燃料乙醇，燃料乙醇的原料來源相當豐富，而且可以循環(huán)再生，它是取之不盡用之不竭的綠色生物能源，燃料乙醇的出現(xiàn)減少了對石油資源的依賴[16]。

5.2 乙醇汽油對發(fā)動機的影響

乙醇汽油對發(fā)動機不需要進行大的改造，而且具有安全實用性。主要表現(xiàn)在三個方面：一是動力性好，乙醇辛烷值（115）高可采用高壓縮比提高發(fā)動機的熱效率和動力性，加上其蒸發(fā)潛熱大，可提高發(fā)動機的進氣量，從而提高發(fā)動機的動力性。二是積炭減少，因車用乙醇汽車的燃燒特性，能有效的消除火花塞，燃燒室，氣門，排氣管消聲器部位積炭的形成，避免了因積炭形成而引起的故障，延長部件使用壽命[17]。三是清潔發(fā)動機，車用乙醇汽油中加入的乙醇是一種性能優(yōu)良的有機溶劑。具有良好的清潔作用，能有效地消除汽車油箱及油路系統(tǒng)統(tǒng)中燃油雜質(zhì)的沉淀和凝固，具有良好的油路疏通作用。2001年中國汽車技術研究中心進行了12輛汽車的8萬公里（每車）耐久試驗，燃用符合國家標準的乙醇汽油。所有12輛車輛沒有發(fā)生由于使用乙醇汽油而導致的故障，在試驗結束后的發(fā)動機解剖觀察中，所有試驗車輛沒有出現(xiàn)異常磨損或腐蝕，輸油系統(tǒng)橡膠管的耐壓爆破試驗也沒有出現(xiàn)問題[18～19]。

5.3 乙醇汽油的尾氣排放

乙醇汽油可以在很大程度的改善汽車尾氣和MTBE等有害物的排放，減少環(huán)境污染和提升發(fā)動機燃燒效率。由于乙醇是汽油氧化處理的增氧劑，可以使汽油增加內(nèi)氧燃燒充分，達到節(jié)能和環(huán)保目的。我國目前的各種大氣污染物中44%～75%的CO和HC來源于汽車尾氣，機動車有害尾氣的排放已成為一種嚴重的環(huán)境污染源[20]與用石油生產(chǎn)的汽油相比，生物乙醇在燃燒時釋放到大氣中的二氧化碳要少得多，最高可使二氧化碳的排放量比汽油減少90%。而且乙醇汽油的汽化熱大，可降低氣缸溫度，因而可降低NOx的排放；但同時由于乙醇含氧，因此又易形成NOx。兩者往往效果相當，NOx排放變化不大[21]。

5.4 乙醇汽油的技術研究

巴西和美國是目前世界上最大的車用乙醇汽油生產(chǎn)和消費國，乙醇汽油已經(jīng)成功的推廣。巴西是世界上唯一不使用純汽油作汽車燃料的國家。燃料乙醇計劃使巴西形成了獨立的經(jīng)濟能源運行系統(tǒng)，刺激了農(nóng)業(yè)的大發(fā)展，大氣和生態(tài)環(huán)境顯著改善。我國在20世紀初，乙醇就已經(jīng)作為燃料供人們使用，到了20世紀70年代初全球性石油危機的爆發(fā)和不斷嚴格的汽車排放法規(guī)使得燃料乙醇的研究應用迅速發(fā)展，至今為止我國乙醇汽油的使用也成功推廣，所以車用乙醇汽油的生產(chǎn)和使用技術已經(jīng)十分成熟。

6 乙醇汽油的應用前景及發(fā)展方向

乙醇汽油經(jīng)過30年的發(fā)展，現(xiàn)已經(jīng)成功的使用推廣，在一些國家已經(jīng)日趨成熟。乙醇汽油在世界和我國的推廣和發(fā)展，已經(jīng)取得了良好的社會和經(jīng)濟效益，有效地降低了空氣污染，這在實踐上對燃料乙醇予以了肯定。雖然目前在燃料乙醇的推廣使用方面出現(xiàn)了一些問題，但目前看來并不是不可解決的[22]。乙醇燃料是目前技術最成熟，最可行的石油燃料替代品之一。目前我們必須認識到對于當今世界范圍的能源危機和環(huán)境問題，不是某一燃料或某種技術就可以完全解決的[23]。我們要做的是最大程度的減小在發(fā)展燃料乙醇及車用乙醇汽油過程中潛在的負面影響，發(fā)揮其最大優(yōu)勢服務社會，必將成為未來燃料的發(fā)展方向，具有廣闊的發(fā)展前景。

參考文獻

[1] 高勁松，喬映賓.車用乙醇汽油試點及推廣需要重視的有關問題[J].石油商技，2001，19（4）：15-17.

[2] 石一民，吳金.車用乙醇汽油在我國推廣應用的現(xiàn)狀分析及對策[J].能源與環(huán)境，2007（6）：41-44.

[3] 李正西.對使用乙醇汽油若干問題的探討[J].現(xiàn)代化工，2002（4）：1-4.

[4] 韓德奇.乙醇汽油的開發(fā)和應用[J].江蘇化工，2002（4）：8-13.

[5] 黃艷仙，莫桂娣，黃克明，等.乙醇體積分數(shù)對乙醇汽油蒸發(fā)性能的影響研究[J].化學與生物工程，2009，26（7）：40-41.

[6] 趙玉梅.發(fā)展乙醇汽油的意義及乙醇汽油的試用推廣[J].國際石油經(jīng)濟，2003，6.

[7] 王茂章，賀福.碳纖維制造、性質(zhì)用應用北京[M].科學出版社，1984.endprint

[8] 石一民，吳金林.車用乙醇汽油在我國推廣應用的現(xiàn)狀分析及對策[J].能源與環(huán)境，2007，6（1）：41-46.

[9] 喬映賓.車用乙醇汽油的開發(fā)應用[J].中國石化，2001（4）：11-13.

[10] 龔冬梅，張翠君，張戟，等.車用乙醇汽油分層問題的研究[J].河南化工，2003（6）：11-13.

[11] JJF1059-1999，測量不確定度的評定與表示[S].

[12] CNAS-CLO1—2006，檢測和校準實驗室能力的通用要求[S].

[13] SH/T0663-1998，汽油中醚類和醇類物質(zhì)的測定（氣相色譜法）[S].

[14] 王文佳，李東剛，吳凡，等.車用乙醇汽油中乙醇含量測量不確定度的評定[J].化學工程師，2010（2）：59-62

[15] 趙靚.機動車尾氣污染及其減排措施[J].煤礦機械，2008，33（5）：87-107.

[16] 曲音波.纖維素乙醇產(chǎn)業(yè)化[J].化學進展，2007，8：1098-1108.

[17] 劉曉輝，E0-E40乙醇/汽油混合燃料在汽油發(fā)動機中的試驗研究[J].燕山大學學報，2008，2：176-179.

[18] 談建，滕勤，錢葉劍.汽油機燃用乙醇汽油和無鉛汽油的試驗比較[J].可再生能源，2006，5：42-45.

[19] 祁東輝，劉圣華，李暉，等.電噴汽油機燃用醇汽油混合燃料的試驗研究[J].內(nèi)燃機工程，2007，2：27-30.

[20] 萬順利，李迎.略論乙醇汽油與環(huán)境保護和能源的可持續(xù)發(fā)展[A].開封教育學院學報，2007，4：10-11.

[21] Al2Hasan M.Effect of ethanol unleaded gasoline blends on engineperformance and exhaust emission[J].Energy Conversionand Management，2003，44：1547-1561.

[22] 韓德奇，袁旦，王新宇，等.國內(nèi)乙醇汽油的應用進展及發(fā)展建議[J].化工科技市場，2002（4）：12-15.

[23] 劉全根.乙醇汽油的應用[J].煉油設計，2002，32（12）：40-43.endprint